Mesin sumber daya

Mesin sumber daya

Stempel Waktu: 10 Januari 2024 8
Node Sumber: 3059485

Hanna Wojewódka-Ściążko1,2, Zbigniew Puchała2, dan Kamil Korzekwa3

1Institut Matematika, Universitas Silesia di Katowice, Bankowa 14, 40-007 Katowice, Polandia
2Institute of Theoretical and Applied Informatics, Polish Academy of Sciences, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Polandia
3Fakultas Fisika, Astronomi dan Ilmu Komputer Terapan, Universitas Jagiellonian, 30-348 Kraków, Polandia

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Dalam makalah ini kami bertujuan untuk mendorong analogi antara termodinamika dan teori sumber daya kuantum satu langkah lebih jauh. Inspirasi sebelumnya sebagian besar didasarkan pada pertimbangan termodinamika mengenai skenario dengan rendaman panas tunggal, mengabaikan bagian penting termodinamika yang mempelajari mesin panas yang beroperasi di antara dua rendaman pada suhu berbeda. Di sini, kami menyelidiki kinerja mesin sumber daya, yang menggantikan akses ke dua pemandian panas pada suhu berbeda dengan dua batasan sewenang-wenang pada transformasi keadaan. Idenya adalah untuk meniru aksi mesin panas dua langkah, di mana sistem dikirim ke dua agen (Alice dan Bob) secara bergantian, dan mereka dapat mengubahnya menggunakan rangkaian operasi bebas mereka yang terbatas. Kami mengajukan dan menjawab beberapa pertanyaan, termasuk apakah mesin sumber daya dapat menghasilkan serangkaian operasi kuantum lengkap atau semua kemungkinan transformasi keadaan, dan berapa banyak langkah yang diperlukan untuk melakukan hal tersebut. Kami juga menjelaskan bagaimana gambaran mesin sumber daya memberikan cara alami untuk menggabungkan dua atau lebih teori sumber daya, dan kami membahas secara rinci penggabungan dua teori sumber daya termodinamika dengan dua suhu berbeda, dan dua teori koherensi sumber daya berkenaan dengan dua basis berbeda. .

► data BibTeX

► Referensi

[1] Paul CW Davies. “Termodinamika lubang hitam”. Rep.Prog. Fis. 41, 1313 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​41/​8/​004

[2] Daniel M Zuckerman. “Fisika statistik biomolekul: Sebuah pengantar”. Pers CRC. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1201 / b18849

[3] Evgenii Mikhailovich Lifshitz dan Lev Petrovich Pitaevskii. “Fisika Statistik: Teori Keadaan Terkondensasi”. Jilid 9. Elsevier. (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2009-0-24308-X

[4] Charles H Bennett. “Termodinamika komputasi—tinjauan”. Int. J.Teor. Fis. 21, 905–940 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02084158

[5] Robin Giles. “Dasar Matematika Termodinamika”. Pergamon Pers. (1964).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2013-0-05320-0

[6] Eric Chitambar dan Gilad Gour. “Teori sumber daya kuantum”. Pendeta Mod. Fis. 91, 025001 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[7] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki, dan Karol Horodecki. "Keterikatan kuantum". Pendeta Mod. Fisika. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[8] T. Baumgratz, M. Cramer, dan MB Plenio. “Mengukur koherensi”. Fis. Pendeta Lett. 113, 140401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140401

[9] I. Marvian. “Simetri, asimetri dan informasi kuantum”. Tesis PhD. Universitas Waterloo. (2012). url: https://​/​uwspace.uwaterloo.ca/​handle/​10012/​7088.
https://​/​uwspace.uwaterloo.ca/​handle/​10012/​7088

[10] Victor Veitch, SA Hamed Mousavian, Daniel Gottesman, dan Joseph Emerson. “Teori sumber daya komputasi kuantum penstabil”. J.Fisika baru. 16, 013009 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​1/​013009

[11] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu, dan Benjamin Schumacher. “Memusatkan sebagian keterikatan pada operasi lokal”. Fis. Pdt.A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[12] SJ van Enk. “Mengukur sumber daya berbagi kerangka referensi”. Fis. Pdt.A 71, 032339 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032339

[13] Eric Chitambar dan Min-Hsiu Hsieh. “Menghubungkan teori sumber daya tentang keterjeratan dan koherensi kuantum”. Fis. Pendeta Lett. 117, 020402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020402

[14] Daniel Jonathan dan Martin B Plenio. “Manipulasi lokal yang dibantu keterjeratan pada keadaan kuantum murni”. Fis. Pendeta Lett. 83, 3566 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

[15] Kaifeng Bu, Uttam Singh, dan Junde Wu. “Transformasi koherensi katalitik”. Fis. Pdt.A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

[16] Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim, dan Ryszard Horodecki. “Apakah teori hukum keterjeratan bersifat termodinamika?”. Fis. Pendeta Lett. 89, 240403 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.89.240403

[17] Tomáš Gonda dan Robert W Spekkens. “Monoton dalam teori sumber daya umum”. Komposisionalitas 5 (2023).
https: / / doi.org/ 10.32408 / compositionality-5-7

[18] Fernando GSL Brandao dan Martin B Plenio. “Teori keterjeratan dan hukum kedua termodinamika”. Nat. Fis. 4, 873–877 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nphys1100

[19] Wataru Kumagai dan Masahito Hayashi. “Konsentrasi keterikatan tidak dapat diubah”. Fis. Pendeta Lett. 111, 130407 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130407

[20] Kamil Korzekwa, Christopher T Chubb, dan Marco Tomamichel. “Menghindari ireversibilitas: Merekayasa konversi resonansi sumber daya kuantum”. Fis. Pendeta Lett. 122, 110403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110403

[21] Ludovico Lami dan Bartosz Regula. “Lagi pula, tidak ada hukum kedua tentang manipulasi keterjeratan”. Nat. Fis. 19, 184–189 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01873-9

[22] Nelly Huei Ying Ng, Mischa Prebin Woods, dan Stephanie Wehner. “Melampaui efisiensi Carnot dengan mengekstraksi pekerjaan yang tidak sempurna”. J.Fisika baru. 19, 113005 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa8ced

[23] Hiroyasu Tajima dan Masahito Hayashi. “Efek ukuran terbatas pada efisiensi optimal mesin panas”. Fis. Pdt.E 96, 012128 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.012128

[24] Mohit Lal Bera, Maciej Lewenstein, dan Manabendra Nath Bera. “Mencapai efisiensi Carnot dengan mesin panas kuantum dan skala nano”. Npj Kuantum Inf. 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00366-6

[25] Friedemann Tonner dan Günter Mahler. “Mesin termodinamika kuantum otonom”. Fis. Pdt.E 72, 066118 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.72.066118

[26] Tandai T Mitchison. “Mesin penyerapan panas kuantum: Lemari es, mesin, dan jam”. Penghinaan. Fis. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1631555

[27] M. Lostaglio, D. Jennings, dan T. Rudolph. “Deskripsi koherensi kuantum dalam proses termodinamika memerlukan batasan di luar energi bebas”. Nat. Komunitas. 6, 6383 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms7383

[28] M. Horodecki dan J. Oppenheim. “Keterbatasan mendasar untuk termodinamika kuantum dan skala nano”. Nat. Komunitas. 4 Tahun 2059 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms3059

[29] D. Janzing, P. Wocjan, R. Zeier, R. Geiss, dan Th. beth. “Biaya termodinamika keandalan dan suhu rendah: memperketat prinsip Landauer dan hukum kedua”. Int. J.Teor. Fis. 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[30] E. Ruch, R. Schranner, dan TH Seligman. “Generalisasi teorema oleh Hardy, Littlewood, dan Pólya”. J.Matematika. Dubur. Aplikasi. 76, 222–229 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-247X(80)90075-X

[31] Matteo Lostaglio, David Jennings, dan Terry Rudolph. “Teori sumber daya termodinamika, prinsip non-komutatifitas dan entropi maksimum”. J.Fisika baru. 19, 043008 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa617f

[32] Matteo Lostaglio, Álvaro M Alhambra, dan Christopher Perry. “Operasi termal dasar”. Kuantum 2, 52 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-02-08-52

[33] J.Åberg. “Mengukur superposisi” (2006). arXiv:quant-ph/​0612146.
arXiv: quant-ph / 0612146

[34] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso, dan Martin B Plenio. “Kolokium: Koherensi kuantum sebagai sumber daya”. Pendeta Mod. Fis. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[35] Viswanath Ramakrishna, Kathryn L. Flores, Herschel Rabitz, dan Raimund J. Ober. “Kontrol kuantum dengan dekomposisi SU(2)”. Fis. Pdt.A 62, 053409 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.053409

[36] Seth Lloyd. “Hampir semua gerbang logika kuantum bersifat universal”. Fis. Pendeta Lett. 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346

[37] Nik Weaver. “Tentang universalitas hampir setiap gerbang logika kuantum”. J.Matematika. Fis. 41, 240–243 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533131

[38] F.Lowenthal. “Generasi terbatas yang seragam dari grup rotasi”. Rocky Mt. J. Matematika. 1, 575–586 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1216/​RMJ-1971-1-4-575

[39] F.Lowenthal. “Generasi terbatas seragam SU(2) dan SL(2, R)”. Kanada. J.Matematika. 24, 713–727 (1972).
https:/​/​doi.org/​10.4153/​CJM-1972-067-x

[40] M.Hamada. “Jumlah minimum rotasi pada dua sumbu untuk membentuk rotasi tetap yang berubah-ubah”. R.Soc. Buka Sains. 1 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsos.140145

[41] K. Korzekwa, D. Jennings, dan T. Rudolph. “Kendala operasional pada formulasi hubungan trade-off gangguan kesalahan kuantum yang bergantung pada negara”. Fis. Pdt.A 89, 052108 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052108

[42] Martin Idel dan Michael M.Wolf. “Bentuk normal sinkhorn untuk matriks kesatuan”. Aplikasi Aljabar Linier. 471, 76–84 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.laa.2014.12.031

[43] Z. Puchała, Ł. Rudnicki, K. Chabuda, M. Paraniak, dan K. Życzkowski. “Hubungan kepastian, keterikatan timbal balik, dan keragaman yang tidak dapat digantikan”. Fis. Pdt.A 92, 032109 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032109

[44] ZI Borevich dan SL Krupetskij. “Subgrup dari grup kesatuan yang memuat grup matriks diagonal”. J.Sov. Matematika. 17, 1718–1730 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01465451

[45] M. Schmid, R. Steinwandt, J. Müller-Quade, M. Rötteler, dan T. Beth. “Menguraikan matriks menjadi faktor sirkulan dan diagonal”. Aplikasi Aljabar Linier. 306, 131–143 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0024-3795(99)00250-5

[46] O.Häggström. “Rantai Markov terbatas dan aplikasi algoritmik”. Teks Mahasiswa Masyarakat Matematika London. Pers Universitas Cambridge. (2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511613586

[47] Víctor López Pastor, Jeff Lundeen, dan Florian Marquardt. "Evolusi gelombang optik sewenang-wenang dengan transformasi Fourier dan masker fase". Memilih. Ekspres 29, 38441–38450 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.432787

[48] Marko Huhtanen dan Allan Perämäki. “Memfaktorkan matriks menjadi hasil kali matriks sirkulan dan matriks diagonal”. J.Fourier Anal. Aplikasi. 21, 1018–1033 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00041-015-9395-0

[49] Carlo Sparaciari, Lídia Del Rio, Carlo Maria Scandolo, Philippe Faist, dan Jonathan Oppenheim. “Hukum pertama teori sumber daya kuantum umum”. Kuantum 4, 259 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-259

[50] Ryuji Takagi dan Bartosz Regula. “Teori sumber daya umum dalam mekanika kuantum dan seterusnya: Karakterisasi operasional melalui tugas diskriminasi”. Fis. Pdt. X 9, 031053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031053

[51] Roy Araiza, Yidong Chen, Marius Junge, dan Peixue Wu. “Kompleksitas saluran kuantum yang bergantung pada sumber daya” (2023). arXiv:2303.11304.
arXiv: 2303.11304

[52] Luciano Pereira, Alejandro Rojas, Gustavo Cañas, Gustavo Lima, Aldo Delgado, dan Adán Cabello. “Interferometer multi-port kedalaman optik minimum untuk memperkirakan transformasi kesatuan dan keadaan murni apa pun” (2020). arXiv:2002.01371.
arXiv: 2002.01371

[53] Bryan Eastin dan Emanuel Knill. “Pembatasan pada kumpulan gerbang kuantum berkode transversal”. Fis. Pendeta Lett. 102, 110502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.110502

[54] Jonas T Anderson, Guillaume Duclos-Cianci, dan David Poulin. “Konversi toleransi kesalahan antara kode kuantum Steane dan Reed-Muller”. Fis. Pendeta Lett. 113, 080501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.080501

[55] Tomas Jochym-O'Connor dan Raymond Laflamme. “Menggunakan kode kuantum gabungan untuk gerbang kuantum toleran kesalahan universal”. Fis. Pendeta Lett. 112, 010505 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.010505

[56] Antonio Acín, J Ignacio Cirac, dan Maciej Lewenstein. “Perkolasi keterjeratan dalam jaringan kuantum”. Nat. Fis. 3, 256–259 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nphys549

[57] H Jeff Kimble. “Internet kuantum”. Alam 453, 1023–1030 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature07127

[58] Sébastien Perseguers, GJ Lapeyre, D Cavalcanti, M Lewenstein, dan A Acín. “Distribusi keterjeratan dalam jaringan kuantum skala besar”. Rep.Prog. Fis. 76, 096001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​9/​096001

[59] C.-H. Cho. “Cakram holomorfik, struktur putaran, dan kohomologi Floer dari torus Clifford”. Int. Matematika. Res. Pemberitahuan 2004, 1803–1843 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S1073792804132716

[60] SA Marcon. “Rantai Markov: Pendekatan teoritis grafik”. tesis master. Universitas Johannesburg. (2012). url: https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691.
https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691

Dikutip oleh

[1] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso, dan Hayata Yamasaki, “Kekokohan dan bobot ukuran sumber daya tanpa batasan konveksitas: Kesaksian multikopi dan keunggulan operasional dalam teori sumber daya kuantum statis dan dinamis”, arXiv: 2310.09321, (2023).

[2] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso, dan Hayata Yamasaki, “Setiap kuantum membantu: Keuntungan operasional sumber daya kuantum melampaui konveksitas”, arXiv: 2310.09154, (2023).

[3] Gökhan Torun, Onur Pusuluk, dan Özgür E. Müstecaplıoğlu, “Tinjauan Ringkas Teori Sumber Daya Berbasis Majorisasi: Informasi Kuantum dan Termodinamika Kuantum”, arXiv: 2306.11513, (2023).

Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2024-01-13 02:14:15). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.

On Layanan dikutip-oleh Crossref tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2024-01-13 02:14:14).

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Stempel Waktu:

Lebih dari Jurnal Kuantum